Служил в составе 9 отдельного авиаполка Гражданского воздушного флота и 121 скоростного бомбардировочного авиаполка. Подготовил к 45 боевым вылетам самолеты СБ.

С мая 1942г. в составе 4 дальнего разведывательного авиационного полка (командир полка майор Берман Семен Давидович, военком- батальонный комиссар Артемьев Борис Павлович).

На вооружении полк имел самолеты Пе-2, Пе-3, с лета 1942г.-  американские самолеты «Аэрокобра».

Алексей Степанович зачислен в состав второй авиаэскадрилья полка (командир старший лейтенант Колодяжный Сергей Амвросиевич). 

На базе эскадрильи была сформирована оперативная группа полка, которая действовала с оперативного аэродрома Добринка (Тамбовская обл.) в интересах Юго-Западного и Степного фронтов. В 1942г. группой руководил старший лейтенант Гаврилов Дмитрий Дмитриевич.

Экипаж самолета Пе-2: командир звена- Кожинов Степан Иванович, летнаб (летчик-наблюдатель) старший Павлов Иван Павлович, воздушный стрелок-радист Жириков Федор Прокопьевич. Самолет обслуживали: техник авиационный звена Барилов Алексей Степанович, механик авиационный старший Петухов Анатолий Николаевич, моторист авиационный Евграфов Иван Андреевич.

Алексей Степанович награжден медалью «За оборону Сталинграда».

В январе 1943г. командование полком принял подполковник Артемьев.

17 июня 1943г. полк был преобразован в 98 отдельный гвардейский разведывательный авиаполк. 

Участвовал в Курской битве, операциях по освобождению Украины и Белоруссии.

В 1944г. экипажи пока вели разведку в Украине и Польше.

05 октября 1944г. командиром полка был назначен гвардии подполковник Звонцов Федор Федорович.

Гвардии техник-лейтенант Петухов подготовил самолеты Пе-2, Пе-3бис и А-20-Б (Дуглас-Бостон) к 70 боевым вылетам на дальнюю разведку.

Приказом от 30 декабря 1944г. был награжден медалью «За боевые заслуги».

В 1945г. полк вел разведку в Германии и Чехословакии.

Анатолий Николаевич был награжден медалями «За взятие Берлина», «За освобождение Праги», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

За долголетнюю и безупречную службу в 1949г. награжден медалью «За боевые заслуги», в 1953г.- орденом Красной Звезды.

Гвардии капитан технической службы Петухов был уволен в запас 25 августа 1960г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.